西安少陵塬黄土—古土壤序列S_3剖面元素迁移及古气候意义

以西安少陵塬S3古土壤剖面为研究对象,通过地球化学分析并结合野外剖面观察,探讨该剖面的元素迁移、化学风化特征及其所揭示的气候变化等问题。结果表明:(1)少陵塬剖面S3黏化层具有3层结构,根据铁质胶膜发育、Ca CO3迁移等可以将S3剖面构型划分为黏化层(Bts1-Bts2-Bts3)、风化淋滤黄土层(BC)和Ca CO3结核淀积层(Bck);(2)Bts层Ca O与Ca CO3迁移程度最大,淋失率分别达到了-99.3%、-83.1%,Sr、Na2O和Mg O也发生了显著迁移,而Fe2O3、Al2O3和Rb则在黏化层略有富集,尤其Fe2O3和Al2O3在Bts3层有明显富集;(3)少陵塬S3古土壤介于初等风化向中等强度风化的过渡阶段,风化作用由BC→Bts2→Bts1→Bts3逐渐增强,Bts3已基本完成初期脱Ca、Na风化过程;(4)依据Ca CO3与Fe2O3的迁移富集特点确定,少陵塬剖面S3古土壤Bts3发育时的土壤为弱碱性,而Bts1和Bts2为碱性;初步确定少陵塬S3为黄褐土,S3发育时期西安地区的年均降水量为800 mm左右。     

淮河上游全新世黄土-古土壤序列元素地球化学特性研究

在野外考察研究的基础上,对河南禹州全新世风成黄土-古土壤剖面系统采样,利用X-荧光光谱仪测定了常量元素和微量元素的含量及其变化,并与磁化率曲线、粒度变化曲线对比分析发现:常量元素氧化物比值钾钠比、残积系数和以Rb为代表的微量元素含量等随剖面层次呈规律性变化,即在古土壤层(S0)中含量最高,表土层(MS)中次之,在黄土层(L1、Lt、L0)中最低。硅铝率和Sr的含量表现出相反的变化规律。表明在全新世古土壤层和表土层形成时期,气候温暖湿润,成壤作用和次生粘化作用较强;在黄土堆积时期,气候比较干旱,沙尘暴频繁,成壤作用微弱。这些化学参数与磁化率曲线可以进行对比,表明成土过程中元素的迁移变化受全新世以来气候变化和成壤环境变化的控制。与黄土高原腹地的洛川剖面相比,淮河上游禹州剖面中绝大多数常量元素的含量较高,而绝大多数微量元素的含量偏低,磁化率也显著偏低,绝对值差别很大,粒度组成当中细沙成分含量很高,这说明淮河上游黄土物质来源与黄土高原地区明显不同。联系全新世时期黄河频繁泛滥、改道、沉积与黄淮平原盛行东北风形成流沙地的事实,认为淮河上游的黄土是黄河泛滥沉积物质经过风沙活动改造,由东北风力系统搬运而来的近源粉尘堆积,再经过就地风化或者成土改造而形成。     

第四纪黄土剖面多元古土壤形成发育信息的揭示

以时间尺度 2 0万年以来的洛川黄土剖面为研究对象。采用间隔 30～ 5 0cm的密集采样 ,通过土样的物理、化学、矿物组成和孢粉分析及土壤微形态镜鉴的综合研究 ,对第四纪生物气候环境演变提出了新的见解。对原以代表干冷环境沉积为主的黄土地层 (L) ,揭示了内伏半干旱环境的演化及相应的土壤发育过程 ;对原以代表暖湿环境的红褐色古土壤层 ,揭示了内伏干旱、半干旱环境的演化及干旱与湿润型孢粉共存的矛盾实质。研究证示 :深厚的黄土剖面是在第四纪生物—气候环境演变过程中 ,通过黄土沉积、成壤强弱交替演化 ,形成发育的由不同土壤类型组成的特殊的多元古土壤剖面体系。     

咸阳市区黄土显微结构研究

应用扫描电镜对咸阳市区黄土微结构进行研究,发现市区黄土的微结构特征在平面上随地形地貌不同而异,在剖面上随土层及深度不同而变化。在同一剖面上,黄土层与古土壤层的微结构差异最为明显,黄土层以支架大孔一镶嵌微孔半胶结式结构为主,古土壤以絮凝一凝块胶结式结构为主。在地貌单元上,渭河三级阶地、二级阶地黄土微结构较为疏松,主要为支架大孔一镶嵌微孔半胶结结构,一级阶地黄土微结构较为致密,主要为镶嵌微孔胶结式结构和絮凝胶结式结构。黄土微结构特征沿黄土剖面垂直方向上及沿地貌单元平面上的变化,主要是受黄土堆积环境、成土环境及埋藏环境共同作用的结果。     

重要环境与气候变化事件:深时古土壤的记录与响应

古土壤蕴含着其形成时期的表生环境特征,是研究过去环境变化的重要地质记录。受长期埋藏与成岩作用影响,深时古土壤形态特征与现代土壤存在差别,但仍保留明显区别于相邻岩层的土壤发生学特征。土壤发生层、根系痕迹、新生体、微形态等特征有助于辨识古土壤,而古土壤元素地球化学、成壤碳酸盐C、O同位素等是判断古土壤发育强度和重建古环境与古气候的重要方法。深时古土壤记录了前寒武纪大气组成与生物演变、泥盆纪乔木出现、二叠纪末的气候突变、白垩纪大气CO2波动、早始新世的高热气候及晚新生代高原隆升等重要环境与气候变化事件,在地球表层系统的"深时研究计划"中发挥着重要作用。目前古土壤学在埋藏与成岩作用影响、环境替代指标、古环境重建模型、时间分辨率等方面有待深入研究。     

渭河中游全新世晚期古洪水沉积物特征

通过野外实地调查,在渭河中游咸阳市南寺村一级阶地的全新世黄土-古土壤剖面,发现了含有波状水平层理的古洪水滞流沉积层,对所采集的全新世地层样品进行了粒度、磁化率、烧失量、CaCO3和石英颗粒微结构表面特征分析,表明古洪水滞流沉积物（SWD）平均粒径小,磁化率值低,CaCO₃含量高,石英颗粒表面“V”形坑和三角痕明显等特征,与风成黄土和古土壤差别显著,判定为典型的古洪水滞流沉积物。通过OSL（光释光）测年及地层学对比,确定古洪水SWD记录了渭河中游3 200~2 800 aBP发生的一组3次古洪水事件,正处于全新世大暖期向晚期转变的过渡时期,气候不稳定,降水变率大,引发了连续的特大洪水事件。此研究成果对于揭示区域水文变化对全球气候变化的响应规律具有重要科学意义。     

豫中黄土地区全新世黄土古土壤沉积序列辐射环境研究

选取豫中黄土地区典型的黄土古土壤沉积序列,根据其沉积物中U、Th、K元素的浓度及沉积序列所在地的纬度、经度、海拔对宇宙射线的影响,计算了沉积序列中环境辐射的强度。结果表明:黄土古土壤剖面的平均辐射强度为19.86mGy a-1,变化幅度在21%左右。环境辐射强度在S0、Lt、L1层位中较大,均值分别为20.58、23.19、22.47 mGy a-1。在TS层沉积物中辐射强度最小,平均剂量率为11.35mGy a-1。剂量率值在全新世剖面中的变化分别受到了沉积粉尘物质组成的变化和易淋溶元素迁移的影响。前者对剂量率变化的影响非常微弱;后者的影响则相对较大。Fe/Al值的变化也说明了整个黄土古土壤沉积序列在全新世期间沉积粉尘的物质组成变化非常微弱,指示了全新世近万年尺度内研究区沉积物质是相对较为稳定的。     

新疆石城子遗址古代人类活动对土壤化学性质的影响

通过对新疆石城子遗址内古土壤和外部农田土壤剖面外观特征以及土壤碳氮磷等养分的对比分析,结果表明:古土壤剖面上含有古人类遗留的侵入体,而农田剖面上则无明显的侵入体。而且该地区人类活动对古土壤化学成分产生了明显的影响,其中土壤盐分、有机碳(SOC)、全磷(TP)和有机磷(OP)在各个历史时期均发生了明显的变化,人类活动还使土壤中元素含量的比值发生了明显变化,由有机磷占全磷比例(W_(OP)/W_(TP))和其他元素含量变化特征说明研究地点在近现代时期为耕作区,而在其他各个历史时期均为居民区。